Se repérer grâce aux satellites

Fiche enseignant · capacités du thème (référentiel SNT)

Décrire le principe de la géolocalisation par satellites (GPS, Galileo)	S1
Décoder une trame NMEA pour trouver latitude et longitude	S2 (décodeur intégré)
Cartes numériques : sources (OSM), couches, contribution	S3
Calcul d'itinéraire : graphe, plus court chemin	S4
Confidentialité de la localisation · paramétrage	S5
Couche IA (réforme) : prédiction de trafic, traces de mobilité	S4 · S5 + blocs 🤖

Phase 1 · Recueil

On regarde, puis on discute

10 min

Échange oral

A. Ton téléphone connaît ta position même sans réseau mobile. Une hypothèse sur comment ?

Phase 2 · Problématique

Ce qu'on cherche à comprendre

5 min

Problématique : comment un téléphone calcule-t-il sa position à quelques mètres près, n'importe où sur Terre, sans jamais rien émettre vers les satellites ?

Phase 3 · Activité 1 — étude documentaire

Les constellations

19 min

Document 1 · GPS, Galileo

Le GPS (américain, pleinement opérationnel en 1995) et Galileo (européen, services ouverts depuis 2016) sont des constellations d'environ 30 satellites chacun, à ~20 000 km d'altitude. Chaque satellite émet en continu l'heure très précise de son horloge atomique et sa position. Le récepteur (ton téléphone) ne fait qu'écouter : il ne transmet rien aux satellites.

À toi

1. Pourquoi le GPS fonctionne-t-il en pleine mer, sans aucune antenne 4G ?

Les signaux viennent des satellites, pas du réseau mobile : il suffit de voir le ciel. (La carte affichée, elle, peut nécessiter Internet.)

2. Quel intérêt pour l'Europe d'avoir Galileo en plus du GPS ?

Indépendance (souveraineté) : ne pas dépendre d'un système contrôlé par un autre État, et gagner en précision en combinant les constellations.

Phase 4 · Cours

La trilatération

14 min

Institutionnalisation 1

Le récepteur mesure le temps de trajet du signal de chaque satellite (signal daté à l'émission). Temps × vitesse de la lumière = distance. Être à distance connue d'un satellite = être sur une sphère ; avec 3 sphères, l'intersection donne la position — et un 4ᵉ satellite corrige l'horloge (bien moins précise) du récepteur. C'est la trilatération.

Phase 5 · Activité 2

Trilatération sur le papier

19 min

À toi

3. En 2D : je suis à 3 km du clocher et à 4 km du château d'eau. Combien de positions possibles ? Que faut-il pour trancher ?

Deux cercles se coupent en 2 points → une 3ᵉ distance (3ᵉ repère) tranche. En 3D il faut une sphère de plus, d'où 4 satellites avec la correction d'horloge.

4. Pourquoi une erreur d'un millionième de seconde ruine-t-elle la mesure ?

Le signal va à ~300 000 km/s : 1 µs d'erreur ≈ 300 m d'écart. D'où les horloges atomiques et la correction par le 4ᵉ satellite.

Phase 6 · Cours

Couche IA : positionner sans satellites ?

9 min

🤖 Couche IA

En ville ou en intérieur, le téléphone complète le GPS en reconnaissant les réseaux Wi-Fi et antennes alentour, comparés à d'immenses bases de données constituées… par les téléphones de tous. La géolocalisation moderne est un travail collectif de données — ce qui annonce la question de la vie privée (séance 5).

Phase 7 · Trace écrite & exercices

On fixe les acquis

9 min

📝 Trace écrite — à recopier

GPS (1995, USA) et Galileo (2016, Europe) : ~30 satellites qui émettent heure et position. Le récepteur écoute, convertit les temps de trajet en distances et se localise par trilatération (3 sphères + un 4ᵉ satellite pour corriger son horloge). Il n'émet rien vers les satellites.

Exercice

5. Vrai ou faux, justifie : « Les satellites GPS savent où je suis. »

Faux : ils émettent sans rien recevoir ; c'est le téléphone qui calcule. (Les applis, elles, peuvent ensuite transmettre ta position — autre sujet !)

Phase 8 · Pour la prochaine fois

Devoirs